基于基于AT89S52单片机的温度控制系统单片机的温度控制系统
摘要:本文介绍了一种基于AT89S52单片机的电阻炉温度控制系统。阐述了系统的工作原理、硬件电路以及软
件设计。详细论述了数字PID控制器的原理及其在电阻炉温控系统中的应用。采用Ziegler--Nichols参数整定法与
经验法对PID控制参数进行整定,并且在PC机上开发了一套温度监控软件,通过串口实时监控系统的温度。该
系统经过实验,取得了较为满意的控制效果。 关键字:单片机;AT89S52:温度控制系统;PID控制。
1引言 温度在工业控制中是个很重要的参数,特别在冶金、机械、食品、化工等工业中,对工件的处理温度
都要求严格控制,对于温度的度和稳定性均有较高的要求。模糊控制虽然
摘要:摘要:本文介绍了一种基于AT89S52单片机的电阻炉温度控制系统。阐述了系统的工作原理、硬件电路以及软件设计。
详细论述了数字PID控制器的原理及其在电阻炉温控系统中的应用。采用Ziegler--Nichols参数整定法与经验法对PID控制参数
进行整定,并且在PC机上开发了一套温度监控软件,通过串口实时监控系统的温度。该系统经过实验,取得了较为满意的控
制效果。
关键字:关键字:单片机;AT89S52:温度控制系统;PID控制。
1引言引言
温度在工业控制中是个很重要的参数,特别在冶金、机械、食品、化工等工业中,对工件的处理温度都要求严格控制,对
于温度的度和稳定性均有较高的要求。模糊控制虽然能够得到较好的动态响应特性,但模糊控制也存在固有的缺点,容易受模
糊规则有限等级的限制而引起误差。而数字PID控制则能够较好地解决控制精度的问题,并且计算机能够用程序既简单又方便
地实现数字PID控制规律,对精度调整起来也很方便。本文设计了一种基于数字PID算法的温度控制系统,用AT89S52作为控
制内核,并采用了数字PID算法结合积分分离方法对电阻炉温度进行控制,具有精度高、稳定性好的特点。此系统还设计了单
片机与上位机的通信,实现了远程温度控制。这种方案可大大地提高工作效率和控制精度,有助于自动化水平的提高,具有良
好的经济效益和推广价值。
2炉温控制的工作原理炉温控制的工作原理
工作原理:当采样周期到达时,由热电偶检测炉内实际温度,经过放大电路将温度值转换为0-4V的电压信号,再由A/D转
换芯片ADC0809将电压值转换成数字量,经单片机采集后与设定温度进行比较,根据偏差信号进行PID控制运算,得出相应控
制输出量,将控制输出量输出到执行机构进行加热,从而控制电阻炉内温度,使电阻炉的实际温度向着给定温度变化并终达到
给定温度。系统时刻检测炉内温度值,出现异常时启动蜂鸣器报警。
3系统硬件设计系统硬件设计
本系统的硬件设计主要包括单片机的系统、温度采集电路、8155扩展电路、液晶显示接口、键盘接口、蜂鸣器报警电路
以及串口通信等。图1中ArI'89S52为主控制器件,AT89S52是ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机,片内含
有8K字节的EPROM和256字节的RAM.本系统采用8 155A芯片来扩展键盘和液晶显示,模数转换芯片ADC0809以及MAX232
实现RS一232C标准接口通信电路。以下是各部分电路功能:
(1)AT89S52单片机
AT89S52是整个系统的CPU,单片机首先根据已经测量的电压值计算出温度偏差,然后进行PID控制并计算出相应的控制
输出量,将控制输出量输出去控制加热器工作,从而实现温度控制。AT89S52还负责按键处理、液晶显示以及与上位机进行
通信等工作。
图1控制器系统硬件结构框图。
(2)数据采集电路
本系统采用K型热电偶作为高温测量传感器,其测温范围为0℃~1700℃,温度变化1 oC,可产生40“v左右的电压。热电偶
冷端温度补偿采用电桥补偿法,利用不平衡电桥产生的电动势补偿热电偶因冷端波动引起的热电动势的变化。运算放大器采用
低漂移高精度的芯片OP07.
单片机接口技术比较,由OP07放大器将信号放大,当温度从0℃~500.C变化时输出的电压范围为0-4V之间。由于温度信